一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置的製作方法

2023-12-01 01:05:21

專利名稱：一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置的製作方法
技術領域：
節能領域與溫差發電太陽能熱水器發電技術。
技術背景
現有的太陽能熱水器只能使用熱水，使用單一。發明內容
實際上，在現有的太陽能熱水器的保溫水箱內插入連接一套熱管產熱，並由熱管連接熱電偶溫差發電片，再連接一套熱管制冷就可利用太陽能熱水器保溫水箱內的熱水與外界的冷源進行最佳的溫差發電，本實用新型開發出了"一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置"。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案
冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)水平端保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-l)插入連接在太陽能熱水器(A)上的保溫儲熱水箱(Al)的水箱內膽(A2)內，冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)垂直端插入連接在冷源箱(F)上面的箱蓋(F2)上的穿熱管孔(F3)穿過並緊固後插入在箱底桶(Fl);在冷源箱內熱管(B3)的絕熱段(B3-2)外面連接著絕熱段保溫罩(E2);冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)內的熱電偶片(D1 DX)順次由熱電偶片電源輸出電源線(DC0)連接充放電控制器(DC2)再連接電源輸出插座(DC3)和電源連接線(DC1)連接蓄電池(DC);充放電控制器(DC2)、電源輸出插座(DC3)和蓄電池(DC)可安置在太陽能熱水器(A)的框架(A6)內，構成了一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置。
一、本實用新型中採用了超導熱管技術
熱管的來源熱管是在1963年為美國加州大學拉斯阿拉摩斯研究所的格魯佛氏所發明。顧名思義它是一種具有高效率傳熱性能的管子，它是在熱傳遞學者不斷的研究及尋求高效率導熱裝置下的產物。
熱管的構造熱管大致說來是一根細長、中空、二頭封閉的金屬管子。它有15公分長的，也有15公尺長的，其外部形狀不拘，在理論上幾乎任何形狀的設計都是可以的，管子的內壁附
著一層毛細物體(重力熱管中沒有毛細物體)，毛細物體內浸溼著液體，這種液體稱之為熱管的工作液，如此便是通常的熱管了。然而在實際上生產製造時並不如此單純，其結構依導熱量及溫度的不同而異。目前已製成的熱管有用黃銅、鎳、不鏽鋼、鎢及其它合金做外殼的。
熱管的基本工作原理當熱管的一端置於較高溫處而讓另一端在較低溫處時，傳熱現象便開始產生。熱由高溫處首先穿過金屬管壁進入毛細物體中，毛細物體內的工作液受熱開始蒸發。熱管在高溫處的部份便稱之為蒸發部份。蒸發後的汽體聚集在蒸發部份的中空管內，同時向熱管的另一端流動。由於熱管的另一端接觸到較低溫處，當汽體到達較冷的另一端時便開始冷凝，在此時熱量就由汽體穿過毛細物體，工作液及金屬管壁而傳入較低溫部份。因此熱管在較低溫的部份便稱之為冷凝部份。在冷凝部份內原先由蒸發部份蒸發的汽體又凝結成了液體，這些冷凝後的液體因毛細現象的作用自冷凝部份又流回了蒸發部份，如此流體循環不息，熱量由高溫
5處便傳到了低溫處，這便是熱管的傳熱原理。因為蒸發和冷凝現象在幾乎相同的汽壓下進行，管內的溫差非常小。至於熱管二端外殼的溫差，則主要由於熱傳導由管壁外緣經過毛細物體，工作液到汽體所致。
如把熱管和同體積金屬棒的二端置於同樣溫差之下，熱管的導熱量可以達到金屬棒的千倍以上。換句話說，當同樣的熱暈通過熱管和同體積的金屬棒時，熱管二端的溫差要比金屬棒小很多。由於這種特性，熱管常被稱為"近等溫導熱"裝置。統而言之，熱管在結構及原理上最特出的一點是毛細物體及毛細現象的應用。
散熱熱管可伸出於發熱裝置之外，以增加發熱裝置的散熱面積。由於熱管的導熱量大於同體積的金屬棒，它可取代一般散熱鰭的金屬片而增加其散熱量。
"熱管"有較大的傳熱能力，熱管巧妙的組織了熱阻較小的沸騰和凝結兩種相變過程，使它的導熱係數高達紫銅導熱係數的數倍以至數千倍。"熱管"不需要輸送泵以及密封潤滑，結構簡單無運動部件和噪音。如 一根長0.6m直徑13mm重0.34kg"熱管"在10(TC工作溫度下，輸送200W能量，其溫降0.5'C，而輸送同等能量同樣長的實心銅棒重量為22.7kg，溫差高達70°C。"熱管換熱器"的冷、熱流體完全分開流動，可以比較容易的實現冷、熱流體的完全逆流換熱；同時冷熱流體均在管外流動，由於管外流動的換熱係數遠高於管內流動的換熱係數，且兩側受熱面均可採用擴展受熱面，用於品位較低的熱能的回收非常經濟。
"熱管"又稱"超導熱管"或"介質導熱管"，是近年發展起來的一種新型熱傳導元件。它打破了傳統的以水為介質的傳熱方式，可將大量熱量通過極小的截面積實現遠距離快速傳輸而無需外加動力，從而實現了高效、節能、低耗的目的。經測試，其傳熱速度可達80 100釐米/秒，是銀、銅、鋁等良導體的數千倍；傳輸過程幾乎是等溫傳熱，熱損耗基本可以忽略不計；而使用壽命高達上萬至數萬小時。
熱管技術的特點1、高速度的熱傳導效果；2、重量輕且構造簡單；3、溫度分布平均，可作均溫或等溫動作；4、熱傳輸量大、熱傳送距離長；5、沒有主動組件，本身並不耗電；6、可以在無重力力場的環境下使用；7、沒有熱傳方向的限制，蒸發端以及凝結端可以互換；8、容易加工以改變熱傳輸方向；9、耐用、壽命長、可靠，易存放保管；10、價格低廉。
二、本實用新型中採用了熱電偶半導體溫差發電技術
1821年，德國物理學家塞貝克發現，在兩種不同的金屬所組成的閉合迴路中，當兩接觸處的溫度不同時，迴路中會產生一個電勢，此所謂"塞貝克效應"，這就是溫差發電的原理。
1834年，法國實驗科學家帕爾帖發現了它的反效應兩種不同的金屬構成閉合迴路，當迴路中存在直流電流時，兩個接頭之間將產生溫差，此所謂珀爾帖效應，這就是熱電製冷的依據。
1837年，俄國物理學家愣次又發現，電流的方向決定了吸收還是產生熱量，發熱(製冷)量的多少與電流的大小成正比。
熱電製冷的理論基礎是固體的熱電效應，在無外磁場存在時，它包括五個效應，導熱、焦耳熱損失、西伯克效應、帕爾帖效應和湯姆遜效應。
1856年，湯姆遜利用他所創立的熱力學原理對塞貝克效應和帕爾帖效應進行了全面分析，並將本來互不相干的塞貝克係數和帕爾帖係數之間建立了聯繫。湯姆遜認為，在絕對零度時，帕爾帖係數與塞貝克係數之間存在簡單的倍數關係。在此基礎上，他又從理論上預言了一種新的溫差電效應，即當電流在溫度不均勾的導體中流過時，導體除產生不可逆的焦耳熱之外，還要吸收或放出一定的熱量(稱為湯姆孫熱)這就是熱電製冷的依據。或者反過來，當一根金屬棒的兩端溫度不同時，金屬棒兩端會形成電勢差。這一現象後叫湯姆孫效應(Thomson effect)，
6成為繼塞貝克效應和帕爾帖效應之後的第三個熱電效應(thermoelectric effect)。湯姆遜效應是 導體兩端有溫差時產牛電勢的現象，帕爾帖效應是帶電導體的兩端產生溫差(其中的一端產生
熱暈，另一端吸收熱量)的現象，兩者結合起來就構成了塞貝克效應。S就是溫差發電的原理。 湯姆遜效應的物理學解釋是餘屬中溫度不均勻時，溫度高處的自由電子比溫度低處的自 由電子動能大。像氣體一樣，當溫度不均勻時會產生熱擴散，因此自由電子從溫度高端向溫度 低端擴散，在低溫端堆積起來，從而在導體內形成電場，在金屬棒兩端便引成一個電勢差。這 種自由電子的擴散作用一直進行到電場力對電子的作用與電子的熱擴散平衡為止。
熱電製冷令M電通過半導體熱電堆，即可在一端產生冷效應，在另一端產生熱效應。 熱電製冷又稱作溫差電製冷，或半導體製冷，它是利甩熱電效應(即帕米爾效應)的一種 製冷方法。
溫差發電是一種新型的發電方式，利用塞貝爾效應將熱能直接轉換為電能。 溫差半導體發電技術，它的工作原理是在兩塊不同性質的半導體兩端設置一個溫差，於是
在半導體上就產生了直流電壓。以半導體溫差發電模塊製造的半導體發電機，只要有溫差存在即
能發電。
溫差半導體發電其內阻小、耐高溫、工作時無噪音、無汙染，免維護、壽命長、性能穩定
等特點，因而是一種應用廣泛的便攜電源。可在零下40攝氏度的寒冷環境中迅速啟動，因此在 實際中得到越來越廣泛的應用。
這種發電方法是將冷/熱倉ia接轉變成電能，它不但與兩結溫度有關，且與所用導體的性質
有關。這種發電法的優點是^S:有轉動的機械部分，不會有磨損現象，故可長久使用，但欲達高 效率需要溫度很高的熱源，有時利用數層熱電物質之層疊(cascade或staging)以達高效率的效果。 若兩面溫差能達到攝氏60度，貝撥電電壓可達到3.5￥，電流可達到5A以上。 半導體溫差發電機，目前主要用於油田、野外、軍事等領域。
隨著保護環境、節約能源的呼聲越來越高、利用溫差發電就是發展的大方向、從小型器件 到大型電站，越來越多地從實驗室理論應用到實踐中去。
本實用新型的創新點在於 技術路線一利用原太陽能熱水器保溫儲水箱內的高溫熱水作為熱源，在保溫儲水箱一端插 入連接熱管的絕熱段，並使蒸發段插入保溫儲水箱膽內的高溫熱水內，再由熱管的冷凝段(或 加裝連接散熱器)連接熱電偶，作為溫差發電熱電偶一面的熱源；由於熱管在換熱或換冷過程 中的熱或冷的損失可忽略不計，故保溫儲水箱膽內的高溫熱水溫度也會保持不降(微降，可忽 略不計)，這就可保證正常作用熱水；故，作為熱電偶用來進行溫差發電， 一是不會影響保溫 儲水箱內的高溫熱水降溫，二是可在沒有太陽時繼續利用保溫儲水箱內的高溫熱水進行發電。
技術路^z::再由另一組熱管的冷凝段(或加裝連接散熱器)連接熱電偶，作為溫差發電
熱電偶另一面的冷源，在蒸發段連接一保溫冷源箱，在冷源箱內儲有自來水，在冬季可結冰， 作為熱電偶的冷源使用。在有太陽時，太陽一方面加熱保溫儲水箱內的高溫熱水，另一方面可 進行溫差發電，電源由熱電偶連接的電源引線連接著充放電控制器，再連接蓄電池，最後由電 源輸出插座輸出供負載家用電器使用。
本實甩新型的有益效果
本實甩新型一是不k電，二是可利用太陽能和溫差效應發電的可再生能源，具有節能、無 汙染的社會與經濟效益。價格低廉，按裝和維護很容易，推廣應用快，我們有能力和有技術知 道怎麼生產廉價的、沒有生態問題的、可再生的能源，它的市場一旦打開，對全球的影響是不 可估量的。特別適用於農村、小型單位、飯店、理髮店、農村小學、野外作業用於燒水、蒸、 煮、炒、煉、炸等炊事之用，是人們理想的不花錢無汙染的綠^JB源。200920005020.2


圖1:太陽能熱水器連接熱管熱熱電偶片的熱源裝置示意圖。 圖2:熱管冷凝段連接散熱器的示意圖-
圖2-1:圓管式熱管冷凝段連接散熱器的示意圖
圖2-2:熱管蒸發段為小圓長管，冷凝段為大圓短管連接散熱器的示意圖。 圖3:熱管冷凝段連接散熱器的製作示意圖 圖3-1:散熱器剖面圖； 圖3-2:散熱器斷面圖； 圖3-3:散熱器連接熱管冷凝段剖面圖； 圖3-4:散熱器連接熱管冷凝段斷面圖； 圖3-5:散熱器連接熱管冷凝段平面圖3-6:散熱器連接熱管冷凝段現連接熱電偶的平面圖。
圖4:熱管多邊形冷凝段的製作示意圖 圖4-1:熱管長方形冷凝段的剖面示意圖； 圖4-2:熱管長方形冷凝段的三維示意圖； 圖4-3:熱管方形冷凝段的平面示意圖； 圖4-4:熱管多邊形冷凝段的平面示意圖。 圖5:熱管冷凝段連接熱電偶片的輸出電壓電路連接圖
圖5-1:熱管冷凝段連接熱電偶片輸出電壓為3. 5V的並聯電路連接圖 圖5-2:熱管冷凝段連接熱電偶片輸出電壓為7V的串/並聯電路連接圖 圖5-3:熱管冷凝段連接熱電偶片輸出電壓為14V的串聯電路連接圖。 圖6:雙熱管冷凝段中間連接熱電偶進行溫差發電裝置的示意圖
圖6-1:保溫熱水箱內插入連接熱管蒸發段與冷凝段或連接散熱器裝置的示意圖； 圖a:保溫熱水箱連接熱管絕熱段的開孔位置圖示； 圖b:保溫熱水箱連接熱管絕熱段與蒸發段與散熱器的圖示； 圖c:熱管蒸發段與冷凝段連接散熱器的圖示； 圖6-2:保溫熱水箱內插入連接熱管蒸發段與冷凝段或連接散熱器與再連接熱電偶片的示 意圖a:保溫熱水箱連接熱管絕熱段與蒸發段與散熱器再連接熱電偶的圖示； 圖b:管絕蒸發段與散熱器再連接熱電偶的圖示； 圖6-3:保溫熱水箱內插入連接熱管蒸發段與冷凝段或連接散熱器與再連接熱電偶片和再 連接熱管冷凝段或散熱器的溫差發電裝置的示意圖。 圖a:保溫熱水箱連接熱管絕熱段與蒸發段與散熱器再連接熱電偶和熱管冷源散熱器 裝置的圖示；
圖b:熱管蒸發段散熱器連接熱電偶和熱管冷源散熱器裝置的圖示。 圖7:本實用新型的一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置平面示意圖。 圖8:原太陽能熱水器的保溫熱水箱一側的熱管連接孔位置示意圖。 圖9:原太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置剖面示意圖。圖10:太陽能熱水器連接熱管熱電偶的冷/熱源熱管熱電偶發電裝置採用風冷裝置剖面示意圖。
圖中太陽能熱水器(A)、保溫儲熱水箱(Al)、水箱內膽(A2)、進水管口 (A3)、供 熱水管口 (A4)、集熱真空管(A5)、框架(A6)、高溫熱水(A7)、保溫儲熱水箱一側熱管 連接孔(A8)、熱管(B)、太陽能熱水器集熱熱管(Bl)、蒸發段(Bl-1)、絕熱段(B1-2)、 冷凝段(B1-3)、保溫儲熱水箱內熱管(B2)、蒸發段(B2-1)、絕熱段(B2-2)、連接螺栓 (B2-0)、冷凝段(B2-3)、冷凝段散熱器(B2-3/C1)、膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)、熱 源熱管傳輸裝置(BCDE)、冷源箱內熱管(B3)、連接螺栓(B3-0)、蒸發段(B3-1)、絕熱 段(B3-2)、冷凝段(B3-3)、冷凝段散熱器(B3-3/C2)、冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)、 梳狀風冷散熱器(W)、冷/熱源熱管梳狀風冷散熱器熱電偶發電裝置(BCDWE)、熱管長方形冷 凝段(B4)、蒸發段(B4-1)、絕熱段(B4-2)、冷凝段(B4-3)、錐形縮管口 (B4-4)、冷 凝段邊長(B4-5)、冷凝段邊高(B4-6)、冷凝段邊寬(B4-7)、熱管方形冷凝段(B5)、蒸 發段(B5-1)、冷凝段(B5-3)、熱管多邊形冷凝段(B6)、蒸發段(B6-1)、冷凝段(B6-3)、 散熱器(C)、熱源散熱器(Cl)、上散熱塊(C1-1)、下散熱塊(Cl-2)、冷源散熱器(C2)、 上散熱塊(C2-l)、下散熱(C2-2)塊、連接孔(C3)、螺栓(C4)、冷凝段連接圓孔(C00)、 下散熱塊半圓(CO-1)、上散熱塊半圓(CO-2)、熱電偶片的熱源裝置(DB)、熱電偶片(D); 熱電偶片(Dl)、熱電偶片(D2)、熱電偶片(D3)、熱電偶片(D4)、熱電偶片(D1 D4)、 熱電偶片(D5)、熱電偶片(D6)、熱電偶片(D7)、熱電偶片(D8)、蓄電池(DC)、熱電 偶片電源輸出電源線(DC0)、電源連接線(DC1)、充放電控制器(DC2)、電源輸出插座(DC3)、 保溫罩(E)、溫差發電裝置保溫罩(El)、絕熱段保溫罩(E2)、冷源箱(F)、箱底桶(Fl)、 箱蓋(F2)、冷源為水或冰(F0)、穿熱管孔(F3)、進水管口 (F4)、蓄電池正極(V+)、 蓄電池負極(V-)。 實施例
實施例一
在圖1中太陽能熱水器(A)、保溫儲熱水箱(Al)、水箱內膽(A2)、進水管口 (A3)、 (A4)供熱水管口、集熱真空管(A5)、框架(A6)、高溫熱水(A7)、保溫儲熱水箱一側熱 管連接孔(A8)、熱管(B)、太陽能熱水器集熱熱管(Bl)、蒸發段(B1-1)、絕熱段(B1-2)、 冷凝段(B1-3)、保溫儲熱水箱內熱管(B2)、蒸發段(B2-1)、絕熱段(B2-2)、連接螺栓 (B2-0)、冷凝段(B2-3)、膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)、散熱器(C)、熱電偶片(D)、 保溫罩(E)、熱源熱管傳輸裝置(BCDE)、冷源箱(F)。
在圖中在太陽能熱水器(A)連接的保溫儲熱水箱(Al)內的水箱內膽(A2)內連接著膽 內熱管蒸發段固定圈(B2-4)，在保溫儲熱水箱(Al)水平一側開有保溫儲熱水箱一側熱管連 接孔(A8);保溫儲熱水箱內熱管(B2)的絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)與冷凝 段(B2-3)、在冷凝段上連接著散熱器(C);在散熱器(C)上連接著熱電偶片(D);在散熱 器(C)和熱電偶片(D)的外面包裹保溫罩(E)組成了熱源熱管傳輸裝置(BCDE);在熱源熱 管傳輸裝置(BCDE)的下端連接著冷源箱(F);在保溫儲熱水箱(Al)內的水箱內膽(A2)內 連接著膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)，把保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-l)插入 保溫儲熱水箱一側熱管連接孔(A8)內，蒸發段(B2-1)穿過膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4); 保溫儲熱水箱內熱管(B2)的絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0),冷凝段(B2-3)緊固連接在保溫儲熱水箱一側熱管連接孔(A8)內，在保溫儲熱水箱內熱管(B2)的冷凝段(B2-3) 上連接著散熱器(C)與熱電偶片(D)組成了供熱電偶片的熱源裝置(DB)。
在圖2中保溫儲熱水箱內熱管(B2)、蒸發段(B2-1)、絕熱段(B2-2)、連接鏍栓(B2-0)、 冷凝段(B2-3)、熱源散熱器(Cl)、上散熱塊(C1-1)、下散熱塊(C1-2)、熱電偶片(Dl)、 熱電偶片(D2)、溫差發電裝置保溫罩(El)、熱源熱管傳輸裝置(BCDE)。
在圖中圓管式熱管冷凝段連接散熱器由保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-1)、 絕熱段(B2-2)、連接螺栓(B2-0)、冷凝段(B2-3)連接的熱源散熱器(Cl)組成；在絕熱 段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)，在冷凝段(B2-3)上連接著上散熱塊(C1-1)和下散 熱塊(C1-2)組成了熱源散熱器(Cl);在熱源散熱器(Cl)的上散熱塊(Cl-1)或下散熱塊 (C1-2)上連接著熱電偶片(Dl)和熱電偶片(D2)構成了圓管式熱管冷凝段連接散熱器裝置; 熱管蒸發段為小圓長管，冷凝段為大圓短管連接散熱器由保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段 (B2-1)、絕熱段(B2-2)、連接螺栓(B2-0)、冷凝段(B2-3)連接的熱源散熱器(Cl)組 成；在絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0),在冷凝段(B2-3)上連接著上散熱塊(C1-1) 和下散熱塊(C1-2)組成了熱源散熱器(Cl);在熱源散熱器(Cl)的上散熱塊(Cl-1)或下 散熱塊(C1-2)上連接著熱電偶片(Dl)和熱電偶片(D2)構成了熱管蒸發段為小圓長管，冷 凝段為大圓短管連接散熱器裝置。
在圖3中散熱器(C)、熱源散熱器(Cl)、上散熱塊(Cl-1)、下散熱塊(C1-2)、冷 源散熱器(C2)、上散熱塊(C2-1)、下散熱塊(C2-2)、連接孔(C3)、螺栓(C4)、冷凝 段連接圓孔(C00)、上散熱塊半圓(C0-1)、下散熱塊半圓(CO-2)、熱電偶片(Dl)、熱電 偶片(D2)。
在圖中熱管冷凝段熱/冷源散熱器(Cl)由上散熱塊(C1-1)下端的上散熱塊(CO-1)半 圓和上散熱塊上的連接孔(C3)和下散熱塊(Cl-2)上端的下散熱塊半圓(CO-2)組成的冷凝 段(C00)連接圓孔與散熱塊上下面的連接孔(C3)連接熱管冷凝段(B2-3)經連接孔(C3)內 插入螺栓(C4)連接組成了熱管冷凝段連接散熱器裝置；並在熱/冷源散熱器(Cl)的一側連接 著熱電偶片(Dl)和熱電偶片(D2)。
在圖4中熱管長方形冷凝段(B4)、蒸發段(B4-1)、絕熱段(B4-2)、冷凝段(B4-3)、 錐形縮管口 (B4-4)、冷凝段邊長(B4-5)、冷凝段邊高(B4-6)、冷凝段邊寬(B4-7)、螺 栓(B4-0)、熱管方形冷凝段(B5)、蒸發段(B5-l)、冷凝段(B5-3)、熱管多邊形冷凝段 (B6)、蒸發段(B6-1)、冷凝段(B6-3)。
在圖中熱管長方形冷凝段(B4)由圓管式的蒸發段(B4-1)連接絕熱段(B4-2)再連接 有錐形縮管口 (B4-4)的長方形冷凝段(B4-3)組成；熱管長方形冷凝段(B4)的外形體積設 計為冷凝段邊長(B4-5) X冷凝段邊高(B4-6) X冷凝段邊寬(B4-7);在絕熱段(B4-2)外 連接著螺栓(B4-0);熱管方形冷凝段(B5)的外形體積設計為冷凝段(B5-3)為正方形，經 冷凝段(B5-3)下端的錐形縮管口連接著絕熱段(B5-2)與蒸發段(B5-1);在在絕熱段(B5-2) 外連接著螺栓(B5-0);熱管多邊形冷凝段(B6)的外形體積設計為蒸發段(B6-1)為多邊形， 經冷凝段(B6-3)下端的錐形縮管口連接著絕熱段(B6-2)與蒸發段(B6-1);在絕熱段(B6-2) 外連接著螺栓(B6-0)。
在圖5中熱管長方形冷凝段或散熱器(B4)、蒸發段(B4-1)、絕熱段(B4-2)、冷凝段(B4-3)、熱電偶片(Dl)、熱電偶片(D2)、熱電偶片(D3)、熱電偶片(D4)。
在圖中熱管長方形冷凝段(B4)或散熱器由絕熱段(B4-2)與蒸發段(B4-1)組成了傳 輸冷/熱源的熱管；在熱管長方形(B4)、冷凝段(B4-3)或散熱器的一個面上或多個面上固定 連接著熱電偶片(Dl)、熱電偶片(D2)、熱電偶片(D3)、熱電偶片(D4);各熱電偶片(D) 的正極與正極連接、負極與負極連接，構成了輸出電壓為3.57的並聯電路；在熱管長方形(B4) 冷凝段(B4-3)或散熱器的一個面上或多個面上固定連接著熱電偶片(Dl)、熱電偶片(D2)、 熱電偶片(D3)、熱電偶片(D4);熱電偶片(Dl)的正極連接熱電偶片(D2)的負極；熱電 偶片(D3)的正極連接熱電偶片(M)的負極；熱電偶片(M)的正極再連接熱電偶片(D3) 的正極；熱電偶片(D2)的負極再連接熱電偶片(D4)的負極，構成了輸出電壓為7V的串/並 聯電路；在(B4)熱管長方形(B4-3)冷凝段或散熱器的一個面上或多個面上固定連接著(Dl) 熱電偶片、(D2)熱電偶片、(D3)熱電偶片、(D4)熱電偶片；各(D)熱電偶片的正極與負 極相串聯連接，構成了輸出電壓為14V的串聯電路。
在圖6中太陽能熱水器(A)、保溫儲熱水箱(Al)、水箱內膽(A2)、進水管口 (A3)、
(A4)供熱水管口、集熱真空管(A5)、框架(A6)、高溫熱水(A7)、保溫儲熱水箱一側熱 管連接孔(A8)、熱管(B)、太陽能熱水器集熱熱管(Bl)、蒸發段(B1-1)、絕熱段(B1-2)、 冷凝段(B1-3)、保溫儲熱水箱內熱管(B2)、蒸發段(B2-1)、絕熱段(B2-2)、連接螺栓
(B2-0)、冷凝段(B2-3)、膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)、冷凝段散熱器(B2-3/Cl)、冷 源箱內熱管(B3)、連接螺栓(B3-0)、蒸發段(B3—1)、絕熱段(B3-2)、冷凝段(B3-3)、 冷凝段散熱器(B3-3/C2)、冷凝段散熱器(B3-3/C2)、散熱器(C)、熱電偶片(D);熱電 偶片(Dl)、熱電偶片(D2)、熱電偶片(D3)、熱電偶片(D4)、溫差發電裝置保溫罩(El)、 絕熱段保溫罩(E2)、熱源熱管傳輸裝置(BCDE)、冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)、 冷源箱(F)、箱底桶(Fl)、箱蓋(F2)、冷源為水或冰(F0)。
在圖中在太陽能熱水器(A)連接的保溫儲熱水箱(Al)內的水箱內膽(A2)內連接著膽 內熱管蒸發段固定圈(B2-4)，在保溫儲熱水箱(Al)水平一側開有保溫儲熱水箱(A8) —側 熱管連接孔；保溫儲熱水箱內熱管(B2)的絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)、冷凝 段(B2-3)，在冷凝段(B2-3)上連接著冷凝段散熱器(B2-3/Cl);在冷凝段散熱器(B2-3/C1) 上連接著熱電偶片(Dl-D4);在冷凝段散熱器(B2-3/C1)和熱電偶片(Dl-D4)的外面包裹著 保溫罩(El)組成了熱源熱管傳輸裝置(BCDE)，在熱源熱管傳輸裝置(BCDE)的下端連接著 冷源箱(F);在保溫儲熱水箱(A1)內的水箱內膽(A2)內連接著膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)， 把保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-1)插入保溫儲熱水箱一側熱管連接孔內(A8),
(B2-1)蒸發段穿過(B2-4)膽內熱管蒸發段固定圈；(B2)保溫儲熱水箱內熱管的(B2-2) 絕熱段上連接著(B2-0)連接螺栓(B2-3)緊固連接在(A8)保溫儲熱水箱一側熱管連接孔內， 在保溫儲熱水箱內熱管(B2)的冷凝段上連接著冷凝段散熱器(B2-3/C1)與熱電偶片(Dl-D4) 組成了熱源熱管傳輸裝置(BCDE);在熱源熱管傳輸裝置(BCDE)的熱電偶片(Dl-D4)另一面 連接著冷凝段散熱器(B3-3/C2);冷凝段散熱器(B3-3/C2)下端連接著帶有連接螺栓(B3-0) 的絕熱段(B3-2)與蒸發段(B3-1)的冷凝段散熱器(B3-3/C2)，在外圍包裹著溫差發電裝置 保溫罩(El)，構成了冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE);冷源箱(F)由箱底桶(Fl)、 箱蓋(F2)和冷源為水或冰(F0)組成；箱蓋(F2)連接著進水管口 (F4)和開有穿熱管孔(F3);
11在冷凝段散熱器(B3-3/C2)下端連接著帶有連接螺栓(B3-0)的絕熱段(B3-2)插入冷源箱(F) 上的箱蓋(F2)上面的穿熱管孔(F3)並緊固連接螺栓(B3-0)構成一體；插入箱底桶蓋(Fl) 緊固箱蓋(F2)，組成了供溫差發電的冷源水或冰(F0)裝置，構成了雙熱管冷凝段中間連接 熱電偶進行溫差發電的裝置系統。
在圖7、 8、 9中太陽能熱水器(A)、保溫儲熱水箱(Al)、水箱內膽(A2)、集熱真空 管(A5)、框架(A6)、保溫儲熱水箱內熱管(B2)、蒸發段(B2-1)、熱源熱管傳輸裝置(BCDE)、 冷源箱內熱管(B3)、連接螺栓(B3-0)、蒸發段(B3-1)、絕熱段(B3-2)、冷凝段(B3-3)、 冷凝段散熱器(B3-3/C2)、冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)、散熱器(C)、熱源散熱 器(Cl)、冷源散熱器(C2)、上散熱塊(C2-l)、螺栓(C4)、冷凝段連接圓孔(C00)、熱 電偶片(D);熱電偶片(D1 DX)、蓄電池(DC)、熱電偶片電源輸出電源線(DC0)、電源 連接線(DC1)、充放電控制器(DC2)、電源輸出插座(DC3)、保溫罩(E)、溫差發電裝置 保溫罩(El)、絕熱段保溫罩(E2)、冷源箱(F)、箱底桶(Fl)、箱蓋(F2)、冷源為水或 冰(FO)、穿熱管孔(F3)、進水管口 (F4)、蓄電池正極(V+)、蓄電池負極(V-)。
在圖中冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)水平端保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發 段(B2-1)插入連接在太陽能熱水器(A)上的保溫儲熱水箱(Al)的水箱內膽(A2)內，冷/ 熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)垂直端插入連接在冷源箱(F)上面的箱蓋(F2)上的穿熱 管孔(F3)穿過並緊固後插入在箱底桶(Fl);在冷源箱內熱管(B3)的絕熱段(B3-2)外面 連接著絕熱段保溫罩(E2);冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)內的熱電偶片(D1 DX) 順次由熱電偶片電源輸出電源線(DC0)連接充放電控制器(DC2)再連接電源輸出插座(DC3) 和電源連接線(DC1)連接蓄電池(DC);充放電控制器(DC2)、電源輸出插座(DC3)和蓄電 池(DC)可安置在太陽能熱水器(A)的框架內(A6)，構成了一種太陽能熱水器連接熱管熱電 偶的溫差發電裝置。
實施例二
在圖10中太陽能熱水器(A)、保溫儲熱水箱(Al)、水箱內膽(A2)、集熱真空管(A5)、 框架(A6)、保溫儲熱水箱內熱管(B2)、蒸發段(B2-l)、熱源熱管傳輸裝置(BCDE)、冷 源箱內熱管(B3)、連接螺栓(B3-0)、蒸發段(B3-1)、絕熱段(B3-2)、冷凝段(B3-3)、 冷凝段散熱器(B3-3/C2)、冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)、散熱器(C)、熱源散熱 器(Cl)、冷源散熱器(C2)、上散熱塊(C2-1)、螺栓(C4)、冷凝段連接圓孔(C00)、熱 電偶片(D);熱電偶片(D1 DX)、蓄電池(DC)、熱電偶片電源輸出電源線(DC0)、電源 連接線(DC1)、充放電控制器(DC2)、電源輸出插座(DC3)、保溫罩(E)、溫差發電裝置 保溫罩(El)、絕熱段保溫罩(E2)、冷源箱(F)、箱底桶(Fl)、箱蓋(F2)、冷源為水或 冰(F0)、穿熱管孔(F3)、進水管口 (F4)、蓄電池正極(V+)、蓄電池負極(V-)、梳狀 風冷散熱器(W)。
在圖中主體同圖9中所示，不同之處在於冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)採用梳 狀風冷散熱器(W);冷/熱源熱管梳狀風冷散熱器熱電偶發電裝置(BCDWE)由熱源熱管傳輸裝 置(BCDE)的熱電偶片(D1 DX)的另一面連接著梳狀風冷散熱器(W)。
1權利要求1、一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置，包括由太陽能熱水器(A)、保溫儲熱水箱(A1)、水箱內膽(A2)、進水管口(A3)、供熱水管口(A4)、集熱真空管(A5)、框架(A6)、高溫熱水(A7)、保溫儲熱水箱一側熱管連接孔(A8)、熱管(B)、太陽能熱水器集熱熱管(B1)、蒸發段(B1-1)、絕熱段(B1-2)、冷凝段(B1-3)、保溫儲熱水箱內熱管(B2)、蒸發段(B2-1)、絕熱段(B2-2)、連接螺栓(B2-0)、冷凝段(B2-3)、冷凝段散熱器(B2-3/C1)、膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)、熱源熱管傳輸裝置(BCDE)、冷源箱內熱管(B3)、連接螺栓(B3-0)、蒸發段(B3-1)、絕熱段(B3-2)、冷凝段(B3-3)、冷凝段散熱器(B3-3/C2)、冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)、梳狀風冷散熱器(W)、冷/熱源熱管梳狀風冷散熱器熱電偶發電裝置(BCDWE)、熱管長方形冷凝段(B4)、蒸發段(B4-1)、絕熱段(B4-2)、冷凝段(B4-3)、錐形縮管口(B4-4)、冷凝段邊長(B4-5)、冷凝段邊高(B4-6)、冷凝段邊寬(B4-7)、熱管方形冷凝段(B5)、蒸發段(B5-1)、冷凝段(B5-3)、熱管多邊形冷凝段(B6)、蒸發段(B6-1)、冷凝段(B6-3)、散熱器(C)、熱源散熱器(C1)、上散熱塊(C1-1)、下散熱塊(C1-2)、冷源散熱器(C2)、上散熱塊(C2-1)、下散熱(C2-2)塊、連接孔(C3)、螺栓(C4)、冷凝段連接圓孔(C00)、下散熱塊半圓(C0-1)、上散熱塊半圓(C0-2)、熱電偶片的熱源裝置(DB)、熱電偶片(D)、熱電偶片(D1)、熱電偶片(D2)、熱電偶片(D3)、熱電偶片(D4)、熱電偶片(D1～D4)、熱電偶片(D5)、熱電偶片(D6)、熱電偶片(D7)、熱電偶片(D8)、蓄電池(DC)、熱電偶片電源輸出電源線(DC0)、電源連接線(DC1)、充放電控制器(DC2)、電源輸出插座(DC3)、保溫罩(E)、溫差發電裝置保溫罩(E1)、絕熱段保溫罩(E2)、冷源箱(F)、箱底桶(F1)、箱蓋(F2)、冷源為水或冰(F0)、穿熱管孔(F3)、進水管口(F4)、蓄電池正極(V+)、蓄電池負極(V-)；其特徵是；冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)水平端保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-1)插入連接在太陽能熱水器(A)上的保溫儲熱水箱(A1)的水箱內膽(A2)內，冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)垂直端插入連接在冷源箱(F)上面的箱蓋(F2)上的穿熱管孔(F3)穿過並緊固後插入在箱底桶(F1)；在冷源箱內熱管(B3)的絕熱段(B3-2)外面連接著絕熱段保溫罩(E2)；冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE)內的熱電偶片(D1～DX)順次由熱電偶片電源輸出電源線(DC0)連接充放電控制器(DC2)再連接電源輸出插座(DC3)和電源連接線(DC1)連接蓄電池(DC)；充放電控制器(DC2)、電源輸出插座(DC3)和蓄電池(DC)可安置在太陽能熱水器(A)的框架(A6)內，構成了一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置。
2、 根據權利要求1所述的一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置,其特徵是；在太陽能熱水器(A)連接的保溫儲熱水箱(Al)內的水箱內膽(A2)內連接著膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)，在保溫儲熱水箱(Al)水平一側開有保溫儲熱水箱一側熱管連接孔(A8);保溫儲熱水箱內熱管(B2)的絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)和冷凝段(B2-3)、在冷凝段(B2-3)上連接著散熱器(C);在散熱器(C)上連接著熱電偶片(D);在散熱器(C)和熱電偶片(D)的外面包裹保溫罩(E)組成了熱源熱管傳輸裝置(BCDE);在熱源熱管傳輸裝置(BCDE)的下端連接著冷源箱(F);在保溫儲熱水箱(Al)內的水箱內膽(A2)內連接著膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)，把保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-1)插入保溫儲熱水箱一側熱管(A8)連接孔內，蒸發段(B2-l)穿過膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4);保溫儲熱水箱內熱管(B2)的絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)和冷凝段(B2-3)緊固連接在保溫儲熱水箱一側熱管連接孔(A8)內，在保溫儲熱水箱內熱管(B2)的冷凝段(B2-3)上連接著散熱器(C)與熱電偶片(D)組成了供熱熱電偶片的熱源裝置(DB)。
3、 根據權利要求1所述的一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置,其特徵是；圓管式熱管冷凝段連接散熱器由保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-1)、絕熱段(B2-2)、連接螺栓(B2-0)、冷凝段(B2-3)連接的熱源散熱器(Cl)組成；在絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)，在冷凝段(B2-3)上連接著上散熱塊(C1-1)和下散熱塊(C1-2)組成了熱源散熱器(Cl);在熱源散熱器(Cl)的上散熱塊(Cl-1)或下散熱塊(Cl-2)上連接著熱電偶片(Dl)和熱電偶片(D2)構成了圓管式熱管冷凝段連接散熱器裝置；熱管蒸發段為小圓長管，冷凝段為大圓短管連接散熱器由保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-1)、絕熱段(B2-2)、連接螺栓(B2-0)、冷凝段(B2-3)連接的熱源散熱器(Cl)組成；在絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)，在冷凝段(B2-3)上連接著上散熱塊(C1-1)和下散熱塊(Cl-2)組成了熱源散熱器(Cl);在熱源散熱器(Cl)的上散熱塊(C1-1)或下散熱塊(C1-2)上連接著熱電偶片(Dl)和熱電偶片(D2)構成了熱管蒸發段為小圓長管，冷凝段為大圓短管連接散熱器裝置。
4、 根據權利要求1所述的一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置，其特徵是；熱管冷凝段熱/冷源散熱器(Cl)由上散熱塊(Cl-1)下端的上散熱塊半圓(C0-1)和上散熱塊上的連接(C3)孔和下散熱塊(C1-2)上端的上散熱塊半圓(C0-2)組成的冷凝段連接圓孔(C00)與散熱塊上下面的連接孔(C3)連接熱管冷凝段(B2-3)經連接孔(C3)內插入螺栓(C4)連接組成了熱管冷凝段連接散熱器裝置；並在熱/冷源散熱器(Cl)的一側連接著熱電偶片(Dl)和熱電偶片(D2)。
5、 根據權利要求1所述的一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置,其特徵是；熱管長方形冷凝段(B4)由圓管式的蒸發段(B4-1)連接絕熱段(B4-2)再連接有錐形縮管口(B4-4)的長方形冷凝段(B4-3)組成；熱管長方形冷凝段(B4)的外形體積設計為冷凝段邊長(B4-5) X冷凝段邊高(B4-6) X冷凝段邊寬(B4-7);在絕熱段(B4-2)外連接著螺栓(B4-0);熱管方形冷凝段(B5)的外形體積設計為冷凝段為正方形(B5-3),經冷凝段(B5-3)下端的錐形縮管口連接著絕熱段(B5-2)與蒸發段(B5-l);在絕熱段(B5-2)外連接著螺栓(B5-0);熱管多邊形冷凝段(B6)的外形體積設計為蒸發段為多邊形(B6-l),經冷凝段(B6-3)下端的錐形縮管口連接著絕熱段(B6-2)與蒸發段(B6-1);在絕熱段(B6-2)外連接著螺栓(B6-0)。
6、 根據權利要求1所述的一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置,其特徵是；熱管長方形冷凝段(B4)或散熱器由絕熱段(B4-2)與蒸發段組成了傳輸冷/熱源的熱管(B4-l);在熱管長方形(B4)冷凝段(B4-3)或散熱器的一個面上或多個面上固定連接著熱電偶片(Dl)、熱電偶片(D2)、熱電偶片(D3)、熱電偶片(D4);各熱電偶片(D)的正極與正極連接、負極與負極連接，組成了輸出電壓為3. 5V的並聯電路或熱電偶片(Dl)的正極連接熱電偶片(D2)的負極；熱電偶片(D3)的正極連接熱電偶片(D4)的負極；熱電偶片(Dl)的正極再連接熱電偶片(D3)的正極；熱電偶片(D2)的負極再連接熱電偶片(D4)的負極，組成了輸出電壓為7V的串/並聯電路或在熱管長方形(B4)冷凝段(B4-3)或各熱電偶片(D)的正極與負極相串聯連接，組成了輸出電壓為14V的串聯電路。
7、根據權利要求1所述的一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置,其特徵是；在太陽能熱水器(A)連接的保溫儲熱水箱(Al)內的水箱內膽(A2)內連接著膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)，在保溫儲熱水箱(Al)水平一側開有保溫儲熱水箱一側熱管連接孔(A8);保溫儲熱水箱內熱管(B2)的絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)和冷凝段(B2-3)、在冷凝段(B2-3)上連接著冷凝段散熱器(B2-3/C1);在冷凝段散熱器(B2-3/Cl)上連接著熱電偶片(D1-D4);在冷凝段散熱器(B2-3/Cl)和熱電偶片(D1-D4)的外面包裹著保溫罩(El)組成了 (BCDE)熱源熱管傳輸裝置，在熱源熱管傳輸裝置(BCDE)的下端連接著冷源箱(F);在保溫儲熱水箱(Al)內的水箱內膽(A2)內連接著膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4)，把保溫儲熱水箱內熱管(B2)的蒸發段(B2-1)插入保溫儲熱水箱一側熱管連接孔(A8)內，蒸發段(B2-1)穿過膽內熱管蒸發段固定圈(B2-4);保溫儲熱水箱內熱管(B2)的絕熱段(B2-2)上連接著連接螺栓(B2-0)和冷凝段(B2-3)緊固連接在保溫儲熱水箱一側熱管連接孔(A8)內，在保溫儲熱水箱內熱管(B2)的冷凝段上連接著冷凝段散熱器(B2-3/C1)與熱電偶片(Dl-D4 )組成了熱源熱管傳輸裝置(BCDE);在熱源熱管傳輸裝置(BCDE)的熱電偶片(D1-D4)另一面連接著冷凝段散熱器(B3-3/C2);冷凝段散熱器(B3-3/C2)下端連接著帶有連接螺栓(B3-0)的絕熱段(B3-2)與蒸發段(B3-1)的冷凝段散熱器(B3-3/C2)，在外圍包裹著溫差發電裝置保溫罩(El)，構成了冷/熱源熱管熱電偶發電裝置(BCDBE);冷源箱(F)由箱底桶(Fl)、箱蓋(F2)和冷源為水或冰(FO)組成；箱蓋(F2)連接著進水管口 (F4)和開有穿熱管孔(F3);在冷凝段散熱器(B3-3/C2)下端連接著帶有連接螺栓(B3-0)的絕熱段(B3-2)插入冷源箱(F)上的箱蓋(F2)上面的穿熱管孔(F3)並緊固連接螺栓(B3-0)構成一體；插入箱底桶(Fl)蓋緊箱蓋(F2)，組成了供溫差發電的冷源為水或冰(FO)裝置，構成了雙熱管冷凝段中間連接熱電偶進行溫差發電的裝置系統。
8、根據權利要求1所述的一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置，其特徵是；冷/熱源熱管梳狀風冷散熱器熱電偶發電裝置(BCDWE)由熱源熱管傳輸裝置(BCDE)的熱電偶片(D1 DX)的另一面連接著梳狀風冷散熱器(W)。
專利摘要一種太陽能熱水器連接熱管熱電偶的溫差發電裝置，包括由太陽能熱水器、保溫儲熱水箱、熱管、熱電偶片、梳狀風冷散熱器、散熱器、蓄電池、充放電控制器、電源輸出插座、冷源箱、冷源組成；實際上，在現有的太陽能熱水器的保溫水箱內插入連接一套熱管產熱，並由熱管連接熱電偶溫差發電片，再連接一套熱管制冷就可利用太陽能熱水器保溫水箱內的熱水與外界的冷源進行最佳的溫差發電，一是不用電，二是可利用太陽能熱水器內的熱水進行餘熱發電，具有節能、無汙染的社會與經濟效益，價格低廉，安裝和維護很容易，推廣應用快，是新型的可再生的能源，它的市場一旦打開，對全球的影響是不可估量的。
文檔編號H02N10/00GK201430557SQ200920005020
公開日2010年3月24日 申請日期2009年2月24日 優先權日2009年2月24日
發明者陳紹勇 申請人:陳紹勇